AISI 316 ve 316L Farkı: Hidrolik Bağlantıda Doğru Seçim

Paslanmaz hidrolik bağlantılarda malzeme seçimi çoğu zaman "paslanmaz olsun yeter" düşüncesiyle yapılır. Oysa tuzlu su, klorürlü temizlik kimyasalları veya kaynaklı birleşimler söz konusu olduğunda 304, 316 ve 316L arasındaki fark bağlantının ömrünü doğrudan belirler. Bu yazıda üç kaliteyi kimyasal bileşim, korozyon davranışı ve kaynak uygunluğu açısından karşılaştırıyor, hangi uygulamada hangisinin mantıklı olduğunu anlatıyoruz.

Üç kalite, bir tablo

Aşağıdaki değerler ASTM A240 ve A276 gibi yaygın malzeme standartlarındaki bileşim sınırlarıdır (ağırlıkça yüzde). Ürün formuna ve standarda göre küçük farklar olabilir.

Molibdenin rolü: klorüre karşı direnç

Paslanmaz çeliği koruyan, yüzeyde kendiliğinden oluşan çok ince krom oksit tabakasıdır (pasif film). Klorür iyonları bu filmi yerel olarak delebilir. Sonuç, yüzeyde iğne ucu büyüklüğünde başlayıp derine ilerleyen oyuk (pitting) korozyonu ve conta ya da kelepçe altı gibi dar aralıklarda gelişen aralık (crevice) korozyonudur.

316 ailesindeki yüzde 2-3 molibden, pasif filmin klorüre karşı direncini artırır. Oyuklanma direncini karşılaştırmak için kullanılan PREN değeri (%Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N) bu nedenle 316'da 304'e göre belirgin biçimde yüksektir. Deniz suyu serpintisi, tuzlu hava, klorlu temizlik ve dezenfeksiyon kimyasalları gibi ortamlarda 316/316L'nin tercih edilmesinin temel nedeni budur.

316 ile 316L arasındaki tek fark: karbon

316 ve 316L'nin krom, nikel ve molibden aralıkları aynıdır. Fark karbon sınırındadır: 316'da en fazla yüzde 0,08, 316L'de (L: low carbon, düşük karbon) en fazla yüzde 0,03.

Bu küçük fark kaynakta büyük önem taşır. Paslanmaz çelik kaynak sırasında belirli bir sıcaklık aralığında (yaklaşık 450-850 °C) yeterince uzun kalırsa, karbon tane sınırlarında kromla birleşerek krom karbür oluşturur. Tane sınırı çevresindeki bölge kromca fakirleşir ve korozyona karşı korumasız kalır. Bu duruma hassaslaşma (sensitizasyon), sonrasında görülen hasara taneler arası korozyon denir. Hasar genellikle kaynağın hemen yanında, ısıdan etkilenen bölgede şerit halinde ortaya çıkar.

316L'deki düşük karbon, karbür oluşumu için gereken karbonu sınırladığından kaynak sonrası taneler arası korozyon riskini önemli ölçüde azaltır. Kaynaklı nipeller, boru-flanş birleşimleri ve boru hattına kaynakla eklenen her parça için 316L doğru başlangıç noktasıdır.

Mukavemet ve işlenebilirlik

Düşük karbon, 316L'nin akma dayanımını 316'ya göre bir miktar düşürür. Bu nedenle piyasada her iki kalitenin şartlarını birlikte karşılayan çift sınıflı "316/316L" hammadde yaygındır. CNC işlemede iki kalite arasında belirgin bir fark yoktur; her ikisi de ostenitik paslanmazların ortak özelliği olarak işleme sırasında pekleşmeye eğilimlidir. Keskin takım, doğru kesme parametresi ve yeterli soğutma; diş yüzeyinin temiz, sızdırmazlık yüzeyinin düzgün çıkması için şarttır.

Paslanmaz dişlerin bir başka özelliği de sıkışmaya (galling) yatkınlıktır. Paslanmaz erkek parça paslanmaz dişi porta takılırken temiz dişler ve uygun montaj pastası bu riski belirgin şekilde azaltır.

316L mi, 316Ti (1.4571) mi?

Avrupa'da, özellikle DIN kökenli hidrolik rakor serilerinde paslanmaz malzeme olarak sık karşılaşılan kalite 1.4571'dir; AISI karşılığı 316Ti'dir. Türkiye'deki tedarik listelerinde ve çizimlerde de bu numaraya sık rastlanır. 316Ti, 316 ile aynı krom, nikel ve molibden aralığına sahiptir; farkı bileşimine eklenen titanyumdur.

Titanyum karbonu kromdan önce bağlayarak titanyum karbür oluşturur. Böylece karbon krom karbür oluşturamaz ve tane sınırlarında kromca fakirleşme engellenir; bu yönteme stabilizasyon denir. 316L aynı sorunu karbonu azaltarak, 316Ti ise karbonu titanyumla bağlayarak çözer. İki kalite de kaynak sonrası taneler arası korozyona karşı korunur; oda sıcaklığındaki genel korozyon dayanımları birbirine çok yakındır.

Karbon sınırları ASTM değerleridir; EN 10088 bazı kalitelerde biraz farklı sınırlar verir.

Fark yüksek sıcaklıkta belirginleşir. Parça hassaslaşma aralığında (yaklaşık 450-850 °C) uzun süre kalacaksa, örneğin kalın kesitli kaynaklı parçalar yavaş soğuyorsa ya da parça bu sıcaklıklara yakın uzun süre çalışıyorsa, düşük karbon da zamanla yetersiz kalabilir; 316Ti'nin stabilize yapısı bu durumda daha güvenli kabul edilir. Buna karşılık titanyum karbür parçacıkları ayna parlaklığında polisaj gereken yüzeylerde iz bırakabilir; hijyenik yüzey istenen gıda ve ilaç tesislerinde bu nedenle çoğunlukla 316L tercih edilir.

Hidrolik bağlantıların tipik çalışma sıcaklıklarında 316L ve 316Ti çoğu uygulamada birbirinin yerine kullanılabilir. Yine de şartnamenizde ya da çiziminizde 1.4571 yazıyorsa bunu talebinizde belirtin. GÜNEYSS'in ürün ve imalatlarında kullandığı hammadde AISI 316/316L'dir; 1.4571 şartı olan bir kalemde muadil kabulü veya tedarik seçeneği sipariş öncesinde netleştirilir.

Hangi ortamda hangi kalite?

304 ne zaman yeterli, ne zaman değil?

304; kapalı, kuru ve klorür teması olmayan iç ortam hatlarında uzun süre sorunsuz çalışabilir. Ancak şu durumlarda 316/316L tercih edilmelidir:

• Deniz suyu, tuzlu hava veya serpinti etkisindeki güverte ve makine dairesi hatları
• Klorlu veya asidik temizlik kimyasallarıyla yıkanan gıda ve içecek tesisleri
• Klorür içeren proses akışkanlarının bulunduğu kimya tesisleri
• Kaynaklı birleşimlerin bulunduğu hatlar (bu durumda 316L)
• Bakım erişiminin zor olduğu, parçanın uzun yıllar yerinde kalması beklenen noktalar

Mıknatısla ayırt etme yöntemine güvenmeyin. Tavlanmış haldeki 304 ve 316 büyük ölçüde manyetik değildir; soğuk işlem görmüş bölgelerde ise her ikisi de hafif manyetiklik gösterebilir. Kaliteyi kesin olarak ayırmanın yolu kimyasal analiz veya hammadde belgesidir.

316L'nin de sınırları var

316L tuzlu ortam için güçlü bir seçimdir ama her koşulda yeterli değildir. Sıcaklık arttıkça klorürün etkisi ağırlaşır; yaklaşık 60 °C'nin üzerindeki klorürlü ortamlarda ostenitik paslanmazlarda gerilmeli korozyon çatlağı riski belirginleşir. Durgun deniz suyuna sürekli daldırılan, ılık tuzlu suyla çalışan veya derin aralıklar barındıran kritik noktalarda dubleks gibi daha yüksek alaşımlı malzemeler proje bazında değerlendirilmelidir. Bu tür uygulamalarda çalışma koşullarını paylaştığınızda malzeme önerisi birlikte netleştirilir.

Yüzey durumu, kalite kadar önemli

Doğru kalite seçilse bile yüzey kötü bırakılırsa korozyon direnci düşer. İşleme sonrasında kalan çapaklar, diş diplerine sıkışmış talaş, karbon çeliği takımlardan bulaşan demir parçacıkları ve kaynak çevresindeki ısı renkleri, pasif filmin düzgün oluşmasını engeller ve oyuk korozyonuna başlangıç noktası olur.

• Çapak alma ve diş temizliği, yalnızca montaj kolaylığı için değil korozyon direnci için de gereklidir.
• Paslanmaz parçalar karbon çeliği talaşıyla aynı kasada taşınmamalı, aynı fırçayla temizlenmemelidir.
• Kaynaklı parçalarda ısı renkleri dekapaj ve pasivasyonla ya da uygun mekanik yöntemle giderilmelidir. Pasivasyon, yüzeydeki serbest demiri uzaklaştırarak pasif filmin düzgün oluşmasına yardım eder.

Doğru seçim için sorulması gerekenler

1. Bağlantı hangi ortamda duracak: kapalı alan, güverte, serpinti bölgesi, daldırma?
2. Akışkan veya temizlik kimyasalı klorür içeriyor mu?
3. Çalışma ve ortam sıcaklığı ne kadar?
4. Parça hatta kaynakla mı birleşecek, dişli mi bağlanacak?
5. Karşı parçalar hangi malzemeden? Farklı metaller galvanik korozyon riski taşır.
6. Malzeme belgesi veya parti izlenebilirliği isteniyor mu?

Özet

304, klorürsüz ve kuru ortamlar için; 316, klorürlü ortamlar ve dişli bağlantılar için; 316L ise bunlara ek olarak kaynaklı birleşimler için doğru tercihtir. Titanyumla stabilize 316Ti (1.4571), hassaslaşma sıcaklığında uzun süre kalan parçalarda öne çıkar; şartnamede yazıyorsa talepte belirtilmelidir. GÜNEYSS ürün ve imalatlarında AISI 316/316L yuvarlak çubuk, altı köşe çubuk ve boru hammaddeleri kullanır; hammadde kabulünde yüzey, çap ve parti bilgileri kontrol edilir. Malzeme belgesi ihtiyacınız varsa teklif aşamasında belirtin; sağlanabilecek belge sipariş öncesinde netleştirilir.